人头模型逆向与数控加工制造(附件)
本课题主要利用对人头模型反向设计来初步了解逆向工程。利用三维激光扫描仪对人头模型进行扫描以获得模型的点云数据，通过Geomagic studio 12对其进行修改，导入进UG，在建模模块对人头进行修改，在加工模块对修改后的人头模型进行数控编程、生成刀轨、初步仿真。利用五轴联动加工中心对人头模型进行加工。达到初步了解逆向工程工作流程和其发展方向的目的。关键词 逆向工程，三维激光扫描，Geomagic studio 12，UG,,数控编程，多轴加工目 录
1 引言 1
1.1 逆向工程的发展 1
1.2 逆向工程的应用 1
1.3 逆向工程的意义 1
1.4 逆向工程相关操作软件 2
1.5 FARO激光扫描仪 3
2 NX9.0简介 3
2.1 NX9.0多轴加工 3
3 人头模型在Geomagic studio 12中的修复 4
3.1 Geomagic studio 12中人头模型修复过程 4
4 人头模型CAM过程 17
4.1 NX9.0的CAM模块介绍 17
4.2 人头模型的CAM过程 18
4.2.1 毛坯的选择 18
4.2.2 人头模型粗加工 18
4.2.3 人头模型得半精加工 22
4.2.4 人头模型的精加工 24
4.2.5 UG刀轨仿真 27
5 人头模型实体加工 28
结论 30
致谢 31
参考文献32
1 引言
逆向工程是指基于现有的实物，工程设计师对其进行反向设计的过程。在工程设计师的一般概念中，制造出一个新的产品，往往是对产品的外形，性能，技术参数进行一定的构思，设计，然后将这些构想转变成三维模型，最后通过数控机床，加工中心等方式加工出来。这就是正向工程的一般流程。逆向工程，有别于正向工程，工程设计师们根据现有的实物，将这些实物进行扫描，然后在三维设计的软件中，对这些实物进行修改完善，再经过加工中心等加工出来，得到一个新的产品的过程。加工出来的新的产 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
设计的过程。在工程设计师的一般概念中，制造出一个新的产品，往往是对产品的外形，性能，技术参数进行一定的构思，设计，然后将这些构想转变成三维模型，最后通过数控机床，加工中心等方式加工出来。这就是正向工程的一般流程。逆向工程，有别于正向工程，工程设计师们根据现有的实物，将这些实物进行扫描，然后在三维设计的软件中，对这些实物进行修改完善，再经过加工中心等加工出来，得到一个新的产品的过程。加工出来的新的产品，有别于旧产品，将会拥有更加完善的性能，更好的为人类服务。
1.1逆向工程的发展
作为一门独立的新兴学科，逆向工程首次出现在国际工业界于20世纪60年代。1956年，第一台三坐标测量仪在英国Ferranti公司开发；1963年，DEA公司创造出第一台龙门式测量仪，使得坐标测量技术有了大大的发展。随着时代的发展，科学技术的不断变更，逆向工程也得到了极大的发展。现有的测量方式一般分为两种：接触式测量，非接触式测量。如图1：
图1逆向工程的测量方法
1.2逆向工程的应用
逆向工程主要应用于飞机、汽车、玩具、模具、家电等行业。它使制造技术变得数字化，充分利用了现成的资源，使得产品在更新换代方面变得更为便捷，同时大大缩短了生产周期，降低了生产成本。
1.3逆向工程的意义
⑴逆向工程的应用可以显著节约应用费用，整体上加快进步的步伐，企业在力争科技进步，每个产品都需要跟新换代，就避免不了不断花钱买技术，技术以产品形式流进流出，我们可以利用先进产品，通过逆向工程，来探取他的先进性。
⑵逆向工程的应用既克服了测绘仿制的盲目性，而且大大加快了对先进技术的学习和消化。
⑶逆向工程的应用能够充分发挥“后发优势”，加快技术引进的速度，从而迎头赶上世界最先进的技术水平。
⑷逆向工程的应用能够激发自力更生、奋发求上的精神，克服对国外技术的盲目崇拜，充分利用国内现有的技术。
⑸逆向工程的应用能够加速发展替代进口产品，快速打入国际市场，取得明显的经济效益。
1.4逆向工程相关操作软件
Geomagic studio
Geomagic studio是除了Imageware之外，运用最广泛的逆向工程软件，它是由美国Raindrop公司出品，可以轻易地根据扫描的点云数据创建出较好的多边形模型。
Geomagic studio主要分为五个模块，分别是Qualify、Shape、Wrap、Decimate、Capture，其主要功能包含：
⑴自动将点云封装为多边形。
⑵简化多边形。
⑶将多边形转化成NURBS曲面。
⑷曲面分析。
⑸输出与CADCAECAM匹配的文件格式（igs、dxf、stl等）。
Geomagic studio的主要优势：
⑴确保顾客获得完美的多边形和NURBS曲面。
⑵在处理复杂较难处理的图形时，其效率优于传统的CAD软件。
⑶简化的工作流程及其自动化特征可以缩短培训时间，使得用户免于执行工作量大、劳动强度强的任务。
⑷可与所有主要三维扫面设备进行集成，适用于CAD/CAM软件。
⑸可以作为一个独立的应用软件，有利于快速制造，可以辅助CAD软件。
在本次毕业设计课题中，正是利用Geomagic studio12软件，来对扫描的点云数据进1行修改完善。
1.5 FARO激光扫描仪
FARO三维激光扫描仪是法如国际贸易（上海）有限公司设计的产品，它具有精却捕捉形象逼真的三维图像，可以快速扫描，采用较为人性化的解决方案，模块化的安全设计，软件控制等功能。它的工作原理是：通过发射红外光线，到旋转式镜头中心，旋转着检测环境周围中的激光，一旦接触到了物体，光线立即反射回扫描仪，如此反复，就测量到红外线位移数据，从而反映出物体与扫描仪的距离，最后，根据编码器测量的镜头旋转角度与激光扫描仪水平旋转角度，来获得每个点的X、Y、Z坐标。
通过FARO三维激光扫描仪，能够获得桥梁、建筑、室内等详细且精度高的三维立体影像图，并且可以广泛应用于工程、采矿、房地产、城市规划、交通、测量、铁路、运河、反恐及数字地理信息系统。
2 NX9.0简介
UG NX为美国UGS公司的PLM产品核心组成部分，是集CAD/CAM/CAE三者于一体的三维参数化软件。美国UGS公司是一家全球著名的MCAD供应商。PLM Solutions能够提供拥有强大生命力的产品全生命周期管理解决方案，它包括制造规划、产品开发、电子商务、数据管理等产品解决方案，并且还提供了完整的面向产品的完善服务。UG NX为汽车、航天航空、交通、通用机械、电子工业等领域通过软件的虚拟产品开发(VPD)的理念提供了多极化的、企业级、集成的的包括软件产品和服务在内的全面的解决方案。
NX9.0软件功能十分适合本次的毕业设计，特殊是利用其来进行数控编程，为人头的加工提
1 引言 1
1.1 逆向工程的发展 1
1.2 逆向工程的应用 1
1.3 逆向工程的意义 1
1.4 逆向工程相关操作软件 2
1.5 FARO激光扫描仪 3
2 NX9.0简介 3
2.1 NX9.0多轴加工 3
3 人头模型在Geomagic studio 12中的修复 4
3.1 Geomagic studio 12中人头模型修复过程 4
4 人头模型CAM过程 17
4.1 NX9.0的CAM模块介绍 17
4.2 人头模型的CAM过程 18
4.2.1 毛坯的选择 18
4.2.2 人头模型粗加工 18
4.2.3 人头模型得半精加工 22
4.2.4 人头模型的精加工 24
4.2.5 UG刀轨仿真 27
5 人头模型实体加工 28
结论 30
致谢 31
参考文献32
1 引言
逆向工程是指基于现有的实物，工程设计师对其进行反向设计的过程。在工程设计师的一般概念中，制造出一个新的产品，往往是对产品的外形，性能，技术参数进行一定的构思，设计，然后将这些构想转变成三维模型，最后通过数控机床，加工中心等方式加工出来。这就是正向工程的一般流程。逆向工程，有别于正向工程，工程设计师们根据现有的实物，将这些实物进行扫描，然后在三维设计的软件中，对这些实物进行修改完善，再经过加工中心等加工出来，得到一个新的产品的过程。加工出来的新的产 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
设计的过程。在工程设计师的一般概念中，制造出一个新的产品，往往是对产品的外形，性能，技术参数进行一定的构思，设计，然后将这些构想转变成三维模型，最后通过数控机床，加工中心等方式加工出来。这就是正向工程的一般流程。逆向工程，有别于正向工程，工程设计师们根据现有的实物，将这些实物进行扫描，然后在三维设计的软件中，对这些实物进行修改完善，再经过加工中心等加工出来，得到一个新的产品的过程。加工出来的新的产品，有别于旧产品，将会拥有更加完善的性能，更好的为人类服务。
1.1逆向工程的发展
作为一门独立的新兴学科，逆向工程首次出现在国际工业界于20世纪60年代。1956年，第一台三坐标测量仪在英国Ferranti公司开发；1963年，DEA公司创造出第一台龙门式测量仪，使得坐标测量技术有了大大的发展。随着时代的发展，科学技术的不断变更，逆向工程也得到了极大的发展。现有的测量方式一般分为两种：接触式测量，非接触式测量。如图1：
图1逆向工程的测量方法
1.2逆向工程的应用
逆向工程主要应用于飞机、汽车、玩具、模具、家电等行业。它使制造技术变得数字化，充分利用了现成的资源，使得产品在更新换代方面变得更为便捷，同时大大缩短了生产周期，降低了生产成本。
1.3逆向工程的意义
⑴逆向工程的应用可以显著节约应用费用，整体上加快进步的步伐，企业在力争科技进步，每个产品都需要跟新换代，就避免不了不断花钱买技术，技术以产品形式流进流出，我们可以利用先进产品，通过逆向工程，来探取他的先进性。
⑵逆向工程的应用既克服了测绘仿制的盲目性，而且大大加快了对先进技术的学习和消化。
⑶逆向工程的应用能够充分发挥“后发优势”，加快技术引进的速度，从而迎头赶上世界最先进的技术水平。
⑷逆向工程的应用能够激发自力更生、奋发求上的精神，克服对国外技术的盲目崇拜，充分利用国内现有的技术。
⑸逆向工程的应用能够加速发展替代进口产品，快速打入国际市场，取得明显的经济效益。
1.4逆向工程相关操作软件
Geomagic studio
Geomagic studio是除了Imageware之外，运用最广泛的逆向工程软件，它是由美国Raindrop公司出品，可以轻易地根据扫描的点云数据创建出较好的多边形模型。
Geomagic studio主要分为五个模块，分别是Qualify、Shape、Wrap、Decimate、Capture，其主要功能包含：
⑴自动将点云封装为多边形。
⑵简化多边形。
⑶将多边形转化成NURBS曲面。
⑷曲面分析。
⑸输出与CADCAECAM匹配的文件格式（igs、dxf、stl等）。
Geomagic studio的主要优势：
⑴确保顾客获得完美的多边形和NURBS曲面。
⑵在处理复杂较难处理的图形时，其效率优于传统的CAD软件。
⑶简化的工作流程及其自动化特征可以缩短培训时间，使得用户免于执行工作量大、劳动强度强的任务。
⑷可与所有主要三维扫面设备进行集成，适用于CAD/CAM软件。
⑸可以作为一个独立的应用软件，有利于快速制造，可以辅助CAD软件。
在本次毕业设计课题中，正是利用Geomagic studio12软件，来对扫描的点云数据进1行修改完善。
1.5 FARO激光扫描仪
FARO三维激光扫描仪是法如国际贸易（上海）有限公司设计的产品，它具有精却捕捉形象逼真的三维图像，可以快速扫描，采用较为人性化的解决方案，模块化的安全设计，软件控制等功能。它的工作原理是：通过发射红外光线，到旋转式镜头中心，旋转着检测环境周围中的激光，一旦接触到了物体，光线立即反射回扫描仪，如此反复，就测量到红外线位移数据，从而反映出物体与扫描仪的距离，最后，根据编码器测量的镜头旋转角度与激光扫描仪水平旋转角度，来获得每个点的X、Y、Z坐标。
通过FARO三维激光扫描仪，能够获得桥梁、建筑、室内等详细且精度高的三维立体影像图，并且可以广泛应用于工程、采矿、房地产、城市规划、交通、测量、铁路、运河、反恐及数字地理信息系统。
2 NX9.0简介
UG NX为美国UGS公司的PLM产品核心组成部分，是集CAD/CAM/CAE三者于一体的三维参数化软件。美国UGS公司是一家全球著名的MCAD供应商。PLM Solutions能够提供拥有强大生命力的产品全生命周期管理解决方案，它包括制造规划、产品开发、电子商务、数据管理等产品解决方案，并且还提供了完整的面向产品的完善服务。UG NX为汽车、航天航空、交通、通用机械、电子工业等领域通过软件的虚拟产品开发(VPD)的理念提供了多极化的、企业级、集成的的包括软件产品和服务在内的全面的解决方案。
NX9.0软件功能十分适合本次的毕业设计，特殊是利用其来进行数控编程，为人头的加工提
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